Cet ouvrage fait partie de la bibliothèque YouScribe
Obtenez un accès à la bibliothèque pour le lire en ligne
En savoir plus

Thèse de doctorat présentée par

De
134 pages
Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
1 Thèse de doctorat présentée par Nicolas Le Houx pour obtenir le grade de Docteur de l'Université De Strasbourg en Chimie et Physicochimie des Matériaux Synthèse d'oxyde de tungstène à tailles ultimes (inférieure à dix nanomètres de diamètre) en vue de l'élaboration et de l'étude de la réactivité de composés nanothermites Soutenue le 19/03/2010 à Strasbourg Membres du jury : Rapporteur externe : Pr. Didier Stuerga, Université de Bourgogne Rapporteur externe : Dr. Carole Rossi, Université de Toulouse Examinateur : Dr. Cuong Pham Huu, Université de Strasbourg Examinateur : Dr. Philippe Masclet, Délégation Générale pour l'Armement Directrice de thèse : Dr. Geneviève Pourroy, Université de Strasbourg Co-encadrant : Dr. Denis Spitzer, Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis Co-encadrant : Dr. Marc Comet, Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis

  • synthèse d'oxyde de tungstène

  • échantillons mal

  • thèse de doctorat

  • travail de thèse

  • lmspc pour les explications sur les synthèses microonde

  • recherches de saint louis


Voir plus Voir moins
Thèse de doctorat
présentée par
Nicolas Le Houx
pour obtenir le grade de
Docteur de l'Université De Strasbourg en Chimie et Physicochimie des Matériaux
Synthèse d’oxyde de tungstène à tailles ultimes (inférieure à dix nanomètres de diamètre) en vue de l’élaboration et de l’étude de la réactivité de composés nanothermites
Membres du jury :
Rapporteur externe :
Rapporteur externe :
Examinateur :
Examinateur :
Directrice de thèse :
Co-encadrant :
Co-encadrant :
Soutenue le 19/03/2010 à Strasbourg
Pr. Didier Stuerga, Université de Bourgogne
Dr. Carole Rossi, Université de Toulouse
Dr. Cuong Pham Huu, Université de Strasbourg
Dr. Philippe Masclet, Délégation Générale pour l’Armement
Dr. Geneviève Pourroy, Université de Strasbourg
Dr. Denis Spitzer, Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis
Dr. Marc Comet, Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis
1
Results! Why, man, I have gotten a lot of results. I know several thousand things that won't work.
Thomas A. Edison
3
Remerciements
Comme tout travail de thèse, ce manuscrit est le résultat d’un fort investissement personnel qui n’aurait cependant jamais pu voir le jour sans la précieuse aide de nombreuses personnes. Ainsi, il est important de reconnaître leur rôle dans ce travail, ce que je compte faire grâce à ces quelques pages…
Tout d’abord, je tiens à remercier ma directrice de thèse, Geneviève Pourroy, pour l’opportunité de réaliser cette thèse au sein de son département. Aussi, malgré quelques divergences d’opinions entre nous, elle a su consacrer à ce travail du temps et des efforts qui ont été très bénéfiques.
Denis Spitzer et Marc Comet, mes coencadrants de l’Institut franco-allemand de recherches de Saint Louis, ont aussi su fournir de nombreuses idées, et m’ont appris tout ce que je sais de la recherche pyrotechnique. Merci.
Bien sûr, je suis très reconnaissant envers mon jury de thèse, c’est-à-dire Didier Stuerga, Carole Rossi, Cuong Pham Huu et Philippe Masclet, qui ont accepté de juger ce travail et l’ont trouvé digne du grade de docteur.
Plusieurs personnes ont fourni une contribution non-négligeable en termes de mesures, et il serait bien importun de ma part de ne pas reconnaitre leur participation. Ainsi, et ce dans aucun ordre particulier, je remercie :
-
-
-
-
-
Didier Burger pour la formation ATG et les mesures de surface spécifique, mais aussi pour sa convivialité et son humour ;
Cédric Leuvrey pour toutes les séances de MEB au cours desquelles il ne s’est jamais plaint de mes remarques et mes divagations ;
Dris Ihiawakrim et Corinne Ulhaq-Bouillet pour les sessions MET et leur patience pour essayer de trouver des plans cristallins dans des échantillons mal cristallisés ;
Franck Camerel, Jean-Hubert Olivier et Raymond Ziessel du LMSPC pour les explications sur les synthèses microonde et l’utilisation de leur appareil ;
Fabrice Lacroix, Olivier Muller, Yann Boehrer, Jens Kokot, Yves Suma et les autres techniciens de l’ISL pour toutes les mesures métronomiques et photographiques sur les échantillons nanothermites.
Par ailleurs, il faut aussi reconnaître que cette thèse n’est pas seulement la somme des synthèses effectuées et des résultats engendrés, mais qu’elle a aussi été une opportunité pour
5
rencontrer un grand nombre de personnes avec qui je n’ai pas directement travaillé, mais qui pour moi ont tout autant contribué, car elles ont su faire de ces trois années une expérience inoubliable. Ils ont su me supporter, me soutenir, me divertir de mes soucis, me donner quelques idées, me guider, m’apprécier, etc. Sachant que je vais sûrement en oublier certains, mais sans pour autant vouloir les vexer, en voici donc une liste non-exhaustive (et encore une fois dans aucun ordre précis) :
-
-
-
Mes collègues thésards : Morgan Trassin (on n’a pas une mesure d’effet Hall à faire ?), Nicolas Stenger (c’est pas de la paranoïa si les gens te détestent vraiment, n’est-ce pas), Brice Basly (« at the finish, we have nanopartike in ze balloon »), Laureen Mangot (gare à la Bad Laureen), Jean-Baptiste Fleury (à quand Highlander 6 ?), Annabelle Bertin (Disco fingers !), Jérôme Roeser (vive l’ASI Avenir), Alfonso Garcia-Marquez (aka The Fonz), William Dobbs (c’était cool le resto de soutenance au RU), Marzena Materska (Flams at the Lanterne afterwards), Paulin Buchwalter et Christophe Burg (Raj and Howard), Guillaume Dalmas (vous avez réparé la boîte à gants ?),Vincent Vlaminck (le Papouth), Yves Lebras, Benjamin Heinrich, Romain Gréget, Thibaut Berdot, Bertrand Yuma, Thomas Gelot, Jean Besbas…
Mes autres collègues de laboratoire : Lai Truong Phuoc (Chuc suc khoe), Arnaud De Mortière (BoBo power), Emilie Delahaye, Guillaume Rogez, Sylvie Maingé, Pierre Rabu, Benoit Pichon, Christophe Lefevre, François Rouland, Anne Carton, Serge Vilminot, Jean-Luc Rehspringer, Nicolas Bayer,…
Mes amis extérieurs au laboratoire : Yoann Longuestre (fais gaffe à bien te déconnecter de ta session), Laetitia, Laetitia, ainsi que tout le personnel du Irish Times.
Encore une fois, désolé pour tous ceux que j’ai oublié, mais ça ne veut pas dire que je ne pense pas à vous…
Surtout, il me semble indispensable de remercier ma famille, dont le soutien a été indispensable. Que ce soit mon père, ma mère, mon frère ou ma sœur, ils ont tous joué un rôle très important pour moi dans ce travail, chacun à sa façon, mais formant un ensemble complet sans lequel je ne sais pas si j’aurai pu tenir.
Enfin, je voudrai exprimer une petite pensée envers mon grand-père et ma grand-mère maternels, qui n’ont malheureusement pas pu voir l’aboutissement de ce travail.
6
Sommaire
INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................................................ 11I.LES THERMITES................................................................................................................................. 13I.1.GENERALITES........................................................................15..................................................................
I.2.
I.3.
I.4.
I.5.
I.6.
CARACTERISATION ET PROPAGATION DE LA REACTION THERMITE........................................................................17
INTERET DE LUTILISATION DE POUDRES NANOMETRIQUES..........1.8.....................................................................
INFLUENCE DE LA NATURE DE LOXYDE ET DE SA PREPARATION...........................................................................19
NANOSTRUCTURATION DU MELANGE THERMITE.............................................................................................20
CHOIX DU SYSTEME ALUMINIUM/OXYDE DE TUNGSTENE..2.2...............................................................................
II.LES OXYDES DE TUNGSTENE ............................................................................................................. 23II.1.GENERALITES SUR LE TUNGSTENE ET LE TRIOXYDE DE TUNGSTENE.......................................................................25
II.2.
II.3.
II.4.
COMPORTEMENT POLYANIONIQUE DES IONS TUNGSTATES....................................................26............................
STRUCTURE CRISTALLINE DES OXYDES DE TUNGSTENE.............................................................................2.......8..
METHODES DE SYNTHESE DE LOXYDE DE TUNGSTENE.......................................................................1............3...
II.4.a.
II.4.b.
II.4.c.
II.4.d.
II.4.e.
A partir du paratungstate d’ammonium ...................................................................................32
A partir du tungstate de sodium................................................................................................33
A partir de l’hexacarbonyle de tungstène..................................................................................35
A partir de l’hexachlorure de tungstène ....................................................................................37
Autres méthodes .......................................................................................................................38
III.TECHNIQUES EXPERIMENTALES........................................................................................................ 41III.1.TECHNIQUES DE SYNTHESE................................................................................34....................................
III.1.a.
III.1.a.
III.2.
III.2.a.
III.2.b.
III.2.c.
III.2.d.
Reflux .........................................................................................................................................43
Autoclave...................................................................................................................................43
APPAREILLAGE DE CARACTERISATION.......................................................................44................................
Diffraction des rayons x sur poudre...........................................................................................44
Analyse thermogravimétrique ...................................................................................................45
Microscopie électronique ..........................................................................................................46
Mesure de surface spécifique par BET .......................................................................................47
7
Etude du mécanisme réactionnel ..............................................................................................86
Réactions à température ambiante...........................................................................................55
Réactions sous microondes........................................................................................................76
AUTRES TYPES DE SYNTHESE UTILISES88.......................................................................................................
IV.1.d.
Réactions en autoclave “classique” ...........................................................................................59
IV.1.b.
Réactions sous reflux .................................................................................................................57
Hydrolyse de l’hexachlorure de tungstène en liquide ionique ................................................ 100
IV.1.g.
Acidification d’une solution de tungstate de sodium en émulsion ............................................95
III.3.b.
III.2.e.
III.3.
REACTIONS SOL-GEL NON HYDROLYTIQUES................................................................3......5.........................
IV.2.d.
IV.2.e.
IV.2.f.
IV.3.
IV.3.b.
IV.3.c.
CONCLUSIONS.................................................................................................................................................... 109
IV.2.b.
IV.2.c.
Calcination du paratungstate d’ammonium .............................................................................93
Hydrolyse de l’hexachlorure de tungstène dans l’éthanol.........................................................90
IV.SYNTHESE DE NANOPARTICULES D’OXYDE DE TUNGSTENE .............................................................. 51INTRODUCTION.....................................................................................................................................................53
IV.1.c.
IV.1.
Trioxyde de tungstène « cubique »......................................................................................... 104
Structure à pics larges ............................................................................................................ 107
CARACTERISATION STRUCTURALE......................................................................................................... 103
IV.2.
8
V.REACTIVITE DES NANOTHERMITES DE TYPE WO3/AL ...................................................................... 111INTRODUCTION.................................................................................................................................................. 113
IV.1.f.
III.3.c.
IV.1.a.
IV.3.a.
III.3.a.
Décarbonylation oxydative de l’hexacarbonyle de tungstène...................................................96
Trioxyde de tungstène monoclinique...................................................................................... 103
IV.2.a.
IV.1.e.
Réactions en autoclave automatisé...........................................................................................63
Décomposition du paratungstate d’ammonium dans l’acide ...................................................88
Cellule de pression .....................................................................................................................49
Principe de la réaction ...............................................................................................................53
Tests de sécurité : mouton de choc, friction et étincelle............................................................50
Spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier...............................................................48
Caméra à résolution temporelle ................................................................................................48
CARACTERISATION DES MELANGES THERMITES....................................................84......................................
Description du banc optique................................................................................................... 117
Dispersion et mélange des poudres........................................................................................ 117
TECHNIQUES MISES EN ŒUVRE................................................................................................................ 113
V.1.a.
Résultats des tirs..................................................................................................................... 122
V.2.d.
Calcul des quantités à mettre en présence............................................................................. 116
Compression ........................................................................................................................... 117
Détermination de l’énergie d’activation................................................................................. 119
Détermination de la vitesse de combustion ........................................................................... 120
ESSAIS REALISES.................................................................................................................................... 121
Caractérisation de l’aluminium commercial Al50P................................................................. 113
V.3.b.
V.3.
CONCLUSIONS.................................................................................................................................................... 129
Discussion ............................................................................................................................... 124
V.3.c.
V.2.c.
V.3.a.
V.2.b.
CONCLUSIONS GENERALES ET PERSPECTIVES............................................................................................... 131
9
Liste des formulations préparées............................................................................................ 121
V.1.c.
V.2.
CARACTERISATION DES PROPRIETES DES NANOTHERMITES............................................................................. 117
V.1.d.
V.2.a.
V.1.b.
V.1.
Détermination du délai d’initiation ........................................................................................ 118
Un pour Un
Permettre à tous d'accéder à la lecture
Pour chaque accès à la bibliothèque, YouScribe donne un accès à une personne dans le besoin